Estudio de Bombas y Fricción en Tuberías
Enviado por Josè Tomás Mallea Velásquez • 16 de Octubre de 2015 • Apuntes • 1.448 Palabras (6 Páginas) • 248 Visitas
Trabajo Práctico de Flujo de Fluidos
Estudio de Bombas y Fricción en Tuberías
El sistema de piping o tuberías corresponde a unos de los sistemas más importantes a nivel industrial, dado que permite el transporte de grandes cantidades de material entre distintos puntos de una planta industrial, estos pueden ir desde gases industriales a alta o baja presión hasta pulpas de mineral en mineroductos.
El estudio de la fluido dinámica en cañerías es de gran importancia industrial, ya que permite estimar las pérdidas de energía de fluido durante su transporte y por lo tanto si se requiere compensar con un aumento de la potencia de bombeo, lo cual obviamente encarece el costo de transporte.
Por lo anterior para el cálculo de la energía mecánica necesitada para el transporte de un fluido entre 2 puntos dados, se requiere hacer un balance de energía, basado en la ecuación de Bernoulli, la cual corresponde a un balance de energía incluidas todas las formas de ella que participan en el transporte.
[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]
[pic 7][pic 8][pic 9]
donde A y B son los puntos iniciales y finales del movimiento del fluido.
Haciendo un balance de energía/unidad de masa, para un fluido que va de A a B, considerando pérdidas o ganancias de energía se tiene:
[pic 10] (1)
Donde:
u2A/2 = energía cinética del fluido en el punto A
u2B/2 = energía cinética del fluido en el punto B
ZA = energía potencial del fluido en A respecto a una altura de referencia
ZB = energía potencial del fluido en B respecto a una altura de referencia
PA/2 = Energía de presión del fluido en A
PB/2 = Energía de presión del fluido en B
g = Aceleración de gravedad
Q = Calor absorbido o liberado por el fluido al ir entre A y B
W = Trabajo realizado por o sobre el fluido entre A y B
U = La diferencia de energía Interna en el transporte.
Al dividir por g la ecuación (1) se obtiene la siguiente expresión:
[pic 11] (2)
donde γ = peso específico del fluido
La ecuación (2) muestra el teorema de Bernoulli como un balance de energía/unidad de peso o fuerza, al desplazarse el fluido entre las posiciones A y B. Si consideramos que el transporte del fluido es isotérmico, y por tanto Q y U tienden a cero, se obtiene la siguiente ecuación:
[pic 12] (3)
La ecuación (3) muestra el balance de energía considerando la fricción (F) como pérdida de energía, medida en unidades de altura o “carga”, la cual puede ser estimada mediante la Ecuación de Darcy, la cual se define a continuación:
[pic 13] (4)
Donde:
f´ = 4f = Factor de fricción calculado a través del gráfico de Moody (ver Figura 1)
v = Velocidad lineal del fluído
L = Largo de la tubería incluyendo largos equivalentes por fittings
D = Diámetro de la tubería
g = Aceleración de gravedad
[pic 14]
Figura 1. Gráfico de Moody(1)
En este trabajo práctico se empleará el siguiente equipo (Figura 2) que permite calcular la pérdida de carga (pérdida de energía) bajo diferentes condiciones.
[pic 15]
Figura 2. Equipo experimental de medición de la fricción (2)
Objetivos:
- Determinar la relación entre la perdida de carga y la velocidad de flujo del fluido.
- Determinar la relación entre la pérdida de carga y el diámetro de pasada del fluido.
- Determinar la potencia de una bomba (HP) inserta en una instalación de fluidos.
Equipos y materiales:
- Banco Hidráulico marca Armfield Modelo F1-10 capacidad de almacenamiento 40 L.
- Aparato de fricción marca Armfield Modelo C6-MKII-10.
- Accesorio de medición marca Armfield Modelo C6-50.
- Notebook con el software conectado al hardware del equipo de fricción
Procedimiento de trabajo:
- Efecto del diámetro de tubería sobre la pérdida de carga, para una velocidad volumétrica o caudal constante.
Fije un caudal de paso del fluido del orden de 0,40 L/s, controlando la válvula de salida del equipo, y comprobándolo en el software en la pantalla del PC.
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